某企業進口設備HEAT EXCHANGER焊接質量分析案例

姜學棟

(江蘇航運職業技術學院，江蘇 南通 226010)

1 問題

國外進口設備HEAT EXCHANGER使用后焊縫部位有裂紋出現。

2 有裂紋出現的焊縫部位對象

型號：HEAT EXCHANGER

臺數：1臺

生產號：50-8018-2H

年份：2010年10月

圖1 試件整體形貌

2.1使用情況

中國工廠使用時溫度、壓力在該產品設計許可范圍內正常值。

2.2 調查內容及結果

取樣部位：為圖2中的上下帶焊接凸起的部分。

(1)材質分析。采用直讀光譜儀對壓力容器材質進行分析，并采用標準GB/T 20878-2008進行評判，檢測結果如表1所示。

圖2 取樣部位

結果顯示：上下方焊接件的母材滿足SUS304材質的要求，雖然國標中未對Cu元素含量進行規定，但成分中的Cu元素偏高，雖然該元素并不影響檢測結果，但Cu元素含量過高會影響焊接性能。

(2)焊接部分的宏觀分析。對焊接件進行宏觀檢測，如下圖3、圖4所示：整體以及局部形貌未見未融合、大夾渣、裂紋、氣孔等焊接缺陷。

(3)焊接部位的硬度分析。對焊接件進行了硬度分析，如表2、表3所示。

從上述結果分析表明：硬度點基本均勻一致，焊縫中心以及熱影響區與母材間的硬度值之差較小。

表1 壓力容器母材的材質分析

圖3 上方焊接處縱剖面宏觀形貌a，整體，b、c局部形貌

圖4 下方焊接處縱剖面宏觀形貌a，整體，b、c局部形貌

表2 上方焊接處硬度分析

表3 下方焊接處硬度分析

(4)焊接部位的微觀分析。對焊縫處進行了微觀分析，圖5為上方試樣焊接處的微觀形貌，可觀察到上方焊接試樣的焊縫中心有縮孔(圖5a所示)，熱影響區柱狀晶粗大(圖5b所示)，圖5c為500倍下焊縫中心組織，未見異常組織。其中，下方焊接試樣焊縫中心存在裂紋如圖6a所示，熱影響區組織粗大如圖6b所示，部分熱影響區存在魏氏組織如圖6c所示；圖6d為500倍下焊縫中心組織，未見異常組織。

a.焊縫中心處組織形貌；b.熱影響區處組織形貌；c.焊縫中心500倍下的組織形貌

a.焊縫中心處組織形貌；b、c.熱影響區處組織形貌；d.焊縫中心500倍下的組織形貌

(5)對母材進行了晶間腐蝕。對焊接件的母材進行了晶間腐蝕試驗，采取國標GB/T 4334-2008中的方法E法，經16h的不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗后，對試樣進行彎曲試驗，試驗后試樣的受拉面，未見裂紋。

位置項目方法檢測結果上方焊接處(母材)下方焊接處(母材)晶間腐蝕(E法)晶間腐蝕(E法)經16h的不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗后,對試樣進行彎曲試驗,試驗后試樣的受拉面,應無因晶間腐蝕而產生的裂紋經16h的不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗后,對試樣進行彎曲試驗,試驗后試樣的受拉面,應無因晶間腐蝕而產生的裂紋彎曲試樣(d=5mm,α=180°)彎曲試樣(d=5mm,α=180°)未見缺陷未見缺陷未見缺陷未見缺陷未見缺陷未見缺陷未見缺陷未見缺陷

3 結語

某大型企業委托南通航達焊接技術服務公司對該公司使用的設備焊接部位進行檢測分析，多次在該公司現場檢查，并對該公司使用的2010年10月日本工廠生產型號：HEAT EXCHANGER，生產號：50-8018-2H的設備進行焊接部位檢查，VT、 PT檢查焊縫外觀，沒有發現焊接裂紋等缺陷。然后進行焊縫檢查項目。經過化學元素分析焊接件的母材滿足SUS304材質的要求，但Cu含量偏高。焊縫內部微觀組織發現，上方焊接試樣的焊縫中心有縮孔(圖5a所示)，熱影響區柱狀晶粗大(圖5b所示)，下方焊接試樣焊縫中心存在裂紋如圖6a所示，熱影響區組織粗大如圖6b所示，部分熱影響區存在魏氏組織如圖6c所示。這些內部裂紋的存在及HAZ區晶體粗大，再加上設備在高溫、壓力等工作環境中使用會導致焊縫內部應力集中，造成焊縫裂紋擴展。焊縫內部微觀組織存在缺陷，建議生產該設備的工廠在焊接時優化焊接工藝，焊接每道焊縫之前做好清理工作，更重要的是焊接過程中嚴格遵守焊接工藝規程，采取小規范焊接，控制焊接線能量，不允許橫向擺動焊接，局部停頓。